(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
棒状のセラミック基体の内部に、該セラミック基体の先端部に位置する折返し部および該折返し部から２本が対向して前記セラミック基体の軸方向に延びた対向部を有する発熱抵抗体が埋設されており、該発熱抵抗体の前記対向部は、互いに平坦面で対向しており、該平坦面側で厚みが厚くなっているとともに、前記発熱抵抗体は、前記折返し部における断面形状が前記対向部における断面形状と同じであることを特徴とするセラミックヒータ。
【請求項２】
前記発熱抵抗体の前記対向部は、互いに対向している前記平坦面側に向かって次第に厚くなっていることを特徴とする請求項１に記載のセラミックヒータ。
【請求項３】
前記発熱抵抗体の前記対向部は、前記平坦面の端の角部が丸みを帯びていることを特徴とする請求項１に記載のセラミックヒータ。
【請求項４】
前記発熱抵抗体は、前記対向部における２本の断面形状が対称であることを特徴とする請求項１に記載のセラミックヒータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば燃焼式車載暖房装置の点火用もしくは炎検知用のヒータ、石油ファンヒータ等の各種燃焼機器の点火用のヒータ、グロープラグ用のヒータ、酸素センサ等の各種センサ用のヒータ、測定機器の加熱用のヒータ等に利用されるセラミックヒータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
セラミックヒータは、例えば石油ファンヒータの着火用ヒータやディーゼルエンジンの始動補助に使用するグロープラグなどを始めとして種々の用途に用いられている。このセラミックヒータは、例えば、導電性セラミックスからなる発熱抵抗体が絶縁性セラミックスからなるセラミック基体中に埋設されて構成されている。そして、発熱抵抗体の形成材料として、モリブデンやタングステンの珪化物，窒化物および炭化物のうち少なくとも１つを主成分としたものを用いることが知られていて、セラミック基体の形成材料として、窒化珪素を主成分としたものを用いることが知られている。【０００３】
ところで、上記のセラミックヒータは、発熱抵抗体を形成する導電性セラミックスと、セラミック基体を形成する絶縁性セラミックスとの間で熱膨張係数（線膨張係数）が異なっている。一般に、発熱抵抗体の方がセラミック基体よりも熱膨張係数が大きくなっている。【０００４】
したがって、発熱・冷却のサイクルを繰り返すと、発熱抵抗体とセラミック基体との間で生じる熱応力に起因して発熱抵抗体が断線するおそれがあった。【０００５】
そこで、両者の熱膨張係数の差を少なくするべく、セラミック基体中に希土類成分，クロムの珪化物およびアルミニウム成分を含有させたセラミックヒータが提案されている（例えば、特許文献１を参照）。また、セラミック基体中に埋設される発熱抵抗体の位置を変更するとともに、最高発熱部から先端側の断面形状を円形としたセラミックヒータも提案されている（例えば、特許文献２を参照）。【０００６】
特許文献１および特許文献２に提案されたセラミックヒータによれば、発熱抵抗体とセラミック基体との間で生じる熱応力に起因する発熱抵抗体の断線を低減することができるというものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開2007−335397号公報
【特許文献２】特開平７−220859号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、グロープラグとして用いられるセラミックヒータには、熱応力に起因する発熱抵抗体の断線を低減することに加えて、より急速に昇温させるとともに、より高温に発熱させることが求められている。したがって、セラミックヒータを構成する発熱抵抗体には、より急速に昇温させることができ、より高温下での使用にも耐え得るような耐久性が求められている。【０００９】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、急速に昇温させることができ、高温下での使用に耐え得る耐久性に優れた発熱抵抗体を備えたセラミックヒータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のセラミックヒータは、棒状のセラミック基体の内部に、該セラミック基体の先端部に位置する折返し部および該折返し部から２本が対向して前記セラミック基体の軸方向に延びた対向部を有する発熱抵抗体が埋設されており、該発熱抵抗体の前記対向部は、互いに平坦面で対向しており、該平坦面側で厚みが厚くなっているとともに、前記発熱抵抗体は、前記折返し部における断面形状が前記対向部における断面形状と同じであることを特徴とするものである。
【００１１】
ここで、前記発熱抵抗体の前記対向部は、互いに対向している前記平坦面側に向かって次第に厚くなっているのが好ましい。【００１２】
また、前記発熱抵抗体の前記対向部は、前記平坦面の端の角部が丸みを帯びているのが好ましい。【００１３】
また、前記発熱抵抗体は、前記対向部における２本の断面形状が対称であるのが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のセラミックヒータによれば、発熱抵抗体の対向部は互いに平坦面で対向しており、この平坦面側で厚みが厚くなっていることで、発熱抵抗体中の最短距離の部分である発熱抵抗体の内側（平坦面側）を流れようとする電流の断面積当たりの密度（電流密度）を低減することができる。したがって、発熱抵抗体に無駄な負荷をかけずに、効率よく発熱抵抗体を発熱させることができるため、発熱抵抗体にかかる負荷を低減することができ、急速に昇温させることができ、高温下での使用に耐え得る耐久性に優れた発熱抵抗体を備えたセラミックヒータを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】（ａ）は本発明のセラミックヒータの実施の形態の一例を示す内部を透視した平面透視図であり、（ｂ）はその要部拡大図である。
【図２】（ａ）および（ｂ）はそれぞれ図１に示すセラミックヒータのＸ−Ｘ線矢視断面図である。
【図３】（ａ）および（ｂ）はそれぞれ本発明のセラミックヒータの実施の形態の他の例を示す横断面図である。
【図４】（ａ）および（ｂ）はそれぞれ本発明のセラミックヒータの実施の形態のさらに他の例を示す横断面図である。
【図５】（ａ）および（ｂ）はそれぞれ本発明のセラミックヒータの実施の形態のさらに他の例を示す横断面図である。
【図６】（ａ）は図４（ａ）に示す発熱抵抗体を備えたセラミックヒータの図１に示すＸ−Ｘ線矢視断面図であり、（ｂ）は図４（ａ）に示す発熱抵抗体を備えたセラミックヒータの図１に示すＹ−Ｙ線矢視断面図である。
【図７】（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ比較例としてのセラミックヒータの例を示す横断面図である。
【図８】（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ本発明のセラミックヒータの実施の形態の例を示す横断面図である。
【図９】（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ本発明のセラミックヒータの実施の形態の例を示す横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明のセラミックヒータの実施の形態の例について図面を参照して詳細に説明する。
【００１８】
図１（ａ）は本発明のセラミックヒータの実施の形態の一例を示す内部を透視した平面透視図であり、図１（ｂ）はその要部拡大図である。また、図２は図１に示すセラミックヒータのＸ−Ｘ線矢視断面図である。
【００１９】
本例のセラミックヒータ10は、セラミック基体１の内部に、セラミック基体１の先端部に位置する折返し部２ｃおよびこの折返し部２ｃから２本が対向してセラミック基体１の軸方向に延びた対向部２ａ，２ｂを有する発熱抵抗体２が埋設された構成となっている。
【００２０】
セラミック基体１の形成材料としては、高温での絶縁特性が優れている点からアルミナ質セラミックスまたは窒化珪素質セラミックスが好ましいが、特に急速昇温時の耐久特性が高い点で窒化珪素質セラミックスがより好ましい。窒化珪素質セラミックスの組織は、窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）を主成分とする主結晶相粒子が、焼結助剤成分等に由来した粒界相により結合された形態である。主結晶相は珪素（Ｓｉ）あるいは窒素（Ｎ）の一部がアルミニウム（Ａｌ）あるいは酸素（Ｏ）で置換され、さらに、主結晶相中にリチウム（Ｌｉ），カルシウム（Ｃａ），マグネシウム（Ｍｇ），イットリウム（Ｙ）等の金属元素が固溶したものであってもよい。
【００２１】
一方、対向部２ａ，２ｂおよび折返し部２ｃの形成材料としては、炭化タングステン（ＷＣ），二珪化モリブデン（ＭｏＳｉ２），二珪化タングステン（ＷＳｉ２）等の導電性セラミックスを用いることができる。
【００２２】
セラミック基体１の長さは、例えば25〜45ｍｍに形成され、セラミック基体１の直径は例えば0.2〜0.35ｍｍに形成されている。また、対向部２ａ，２ｂは、例えば長さ２〜10ｍｍ程度に形成され、セラミック基体１の先端から対向部２ａ，２ｂの後端側端部までの長さは、例えば2.5〜11ｍｍ程度に形成されている。また、対向部２ａと対向部２ｂとの間隔は、例えば0.3〜1.2ｍｍ程度に形成されている。
【００２３】
そして、対向部２ａ，２ｂのそれぞれの端部にはリード部３ａ，３ｂが接続されており、リード部３ａ，３ｂを介して対向部２ａ，２ｂおよび折返し部２ｃに電流を流すことにより、これらが発熱するようになっている。具体的には、リード部３ａ，３ｂは、対向部２ａ，２ｂおよび折返し部２ｃと好ましくは同様の材料により、対向部２ａ，２ｂのそれぞれと一体化されて略同一方向に形成されたものであり、例えば対向部２ａ，２ｂおよび折返し部２ｃに比して大きい径に形成され、不要な発熱を抑えるために対向部２ａ，２ｂおよび折返し部２ｃよりも単位長さ当たりの抵抗が低くなっているものである。換言すれば、折返し部２ｃおよび対向部２ａ，２ｂがリード部３ａ，３ｂよりも高抵抗であることによって、折返し部２ｃおよび対向部２ａ，２ｂで確実に高温が得られるようになっている。
【００２４】
図１に示す例では、リード部３ａの対向部２ａに接続された側と反対側の端面は、セラミック基体１の基端部に露出していて、電極取り出し部４ａを構成している。また、リード部３ｂの対向部２ｂに接続された側と反対側の端面は、セラミック基体１の側面に露出して、電極取り出し部４ｂを構成している。なお、対向部２ａ，２ｂおよび折返し部２ｃとリード部３ａ，３ｂとは、異種組成で別々に成形したものであってもよく、この場合も、リード部３ａ，３ｂは、不要な発熱を抑えるために対向部２ａ，２ｂおよび折返し部２ｃよりも単位長さ当たりの抵抗が低いものとするのがよい。
【００２５】
そして、図２に示すように、対向部２ａ，２ｂにおける発熱抵抗体２の横断面形状において、発熱抵抗体２の対向部２ａ，２ｂは、互いに内側の平坦面で対向しており、この平坦面側で厚みが厚くなっている。具体的には、図２（ａ）に示す対向部２ａ，２ｂは、内側に平坦面を形成する厚み（図における上下方向の厚み）の厚い厚肉部と、厚肉部の中央から外側（平坦面側と反対側）に向けて突出する凸部とから構成される断面Ｔ字状に形成され、２本の中間を通る縦方向の軸（セラミック基体１の中心を通る縦方向の軸）（図示せず）に対して線対称に形成されたものである。また、図２（ｂ）に示す対向部２ａ，２ｂは、内側に平坦面を形成する厚みの厚い厚肉部と、厚肉部の端から外側（平坦面側と反対側）に向けて突出する凸部とから構成される断面Ｌ字状に形成され、２本の中間を通る縦方向の軸（セラミック基体１の中心を通る縦方向の軸）（図示せず）に対して線対称に形成されたものである。
【００２６】
対向部２ａ，２ｂにおける発熱抵抗体２の横断面形状において、対向部２ａ，２ｂが互いに対向する内側（平坦面側）で厚みが厚くなっていない従来のセラミックヒータでは、異常時に急激な電圧印加が起きた場合、この互いに対向する平坦面の間にあるセラミック基体１が体積膨張して生じる熱応力により、発熱抵抗体２（対向部２ａ，２ｂ）にクラックが発生して、断線してしまうおそれがあった。
【００２７】
これに対し、本例のセラミックヒータ10によれば、２本の対向部２ａ，２ｂは互いに内側の平坦面で対向しており、電流が流れる発熱抵抗体２の内側である平坦面側で厚みが厚くなっていることにより、発熱抵抗体２中の最短距離の部分である発熱抵抗体２の内側（平坦面側）を流れようとする電流の断面積当たりの密度（電流密度）を低減でき（発熱抵抗体２の断面全体にわたってほぼ均一となるような電流密度とすることができ）、発熱抵抗体２に無駄な負荷をかけずに、効率よく発熱抵抗体２を発熱させることができる。これにより、発熱抵抗体にかかる負荷を低減でき、急速に昇温させることができ、高温下での使用に耐え得る耐久性が得られる。なお、発熱抵抗体２の対向部２ａ，２ｂの内側が平坦面であることで、曲率の小さい部分が存在しないため、通電時に発生する熱応力を低減できる。
【００２８】
図２（ａ）において、対向部２ａ，２ｂの平坦面側における厚肉部の厚み（平坦面の図における上下方向の幅）は、例えば0.8〜1.5ｍｍ程度に形成され、平坦面側とは反対側の薄肉部の厚みは、例えば0.2〜1.0ｍｍ程度に形成されている。また、図２（ｂ）において、対向部２ａ，２ｂの平坦面側における厚肉部の厚み（平坦面の図における上下方向の幅）は、例えば0.5〜1.0ｍｍ程度に形成され、平坦面側とは反対側の薄肉部の厚みは、例えば0.2〜0.5ｍｍ程度に形成されている。
【００２９】
本発明のセラミックヒータは、通常、図１に示す例のように、折返し部２ｃが平面視で円弧状に形成され、対向部２ａ，２ｂが平面視で互いに平行に直線状に形成され、折返し部２ｃと対向部２ａ，２ｂとで平面視Ｕ字状となるように形成されるが、特にこの形状に限定されるものではない。例えば、対向部２ａ，２ｂが平面視で互いに平行になっていなくてもよく、さらに平面視で直線状に限らず曲線状になっていてもよい。
【００３０】
そして、本発明のセラミックヒータとしては、対向部が互いに平坦面で対向しており、平坦面側で厚みが厚くなっていることが重要であり、図２に示す例のように平坦面側に向かって段階的に厚みが増すような形状であれば問題はないが、図３に示す例のように、発熱抵抗体２の対向部２ａ，２ｂが、互いに対向している平坦面側に向かって次第に厚くなっているのが好ましい。具体的には、図３（ａ）に示す対向部２ａ，２ｂは、断面において平坦面の一方の端の角部が直角になっている直角三角形形状に形成され、２本の中間を通る縦方向の軸（セラミック基体１の中心を通る縦方向の軸）（図示せず）に対して線対称に形成されたものである。また、図３（ｂ）に示す対向部２ａ，２ｂは、断面において平坦面の両端の角部が等しい角度になっている二等辺三角形形状に形成され、２本の中間を通る縦方向の軸（セラミック基体１の中心を通る縦方向の軸）（図示せず）に対して線対称に形成されたものである。このように、発熱抵抗体２の断面形状においてできるだけ凸凹が発生しないように設計することで、応力の集中する箇所を少なくすることができるので、発熱抵抗体２の耐久性を向上させることができる。
【００３１】
なお、図３（ａ）において、対向部２ａ，２ｂの平坦面側における厚み（平坦面の図における上下方向の幅）は、例えば0.05〜0.5ｍｍ程度に形成され、平坦面に対向する頂点から平坦面までの距離（垂線の長さ）は、例えば0.06〜1.5ｍｍ程度に形成されている。また、図３（ｂ）において、対向部２ａ，２ｂの平坦面側における厚肉部の厚み（平坦面の図における上下方向の幅）は、例えば0.5〜1.5ｍｍ程度に形成され、平坦面に対向する頂点から平坦面までの距離（垂線の長さ）は、例えば0.3〜1.2ｍｍ程度に形成されている。
なお、対向部２ａ，２ｂが平坦面側に向かって次第に厚くなっている形状においては、図３に示す例のように、対向部２ａ，２ｂが互いに対向する平坦面以外の面が平坦（断面で見たときに直線状）であってもよく、互いに対向する平坦面以外の面が曲面（断面で見たときに曲線状）であってもよい。
【００３２】
また、本発明のセラミックヒータとして、図４に示す例のように、発熱抵抗体２の対向部２ａ，２ｂは、平坦面の端の角部が丸みを帯びているのが好ましい。具体的には、図４（ａ）に示す対向部２ａ，２ｂは、図３（ａ）に示す断面が直角三角形形状の平坦面の両端の角部が丸みを帯びた形状のものである。また、図４（ｂ）に示す対向部２ａ，２ｂは、図３（ｂ）に示す断面が二等辺三角形形状の平坦面の両端の角部が丸みを帯びた形状のものである。このように、平坦面の端の角部が丸みを帯びるように設計することで、この部分に発生する応力を小さくすることができ、より耐久性を向上することができる。なお、図示しないが、図２（ａ）および図２（ｂ）に示す例の対向部２ａ，２ｂなど、その他の断面形状においても、平坦面の端の角部が丸みを帯びているのが好ましい。また、平坦面の端の角部に限らず、その他の角部も丸みを帯びているのが好ましい。
【００３３】
また、図２〜図４に示す例のセラミックヒータ10は、対向部２ａ，２ｂにおける２本の断面形状が対称である。換言すれば、２本の中間を通る縦方向の軸（セラミック基体１の中心を通る縦方向の軸）に対して線対称に形成されたものである。一方、図５（ａ）および図５（ｂ）に示す例のセラミックヒータ10は、対向部２ａ，２ｂにおける２本の断面形状が対称となっていないものである。図５に示す例のような、対向部２ａ，２ｂにおける２本の断面形状が対称となっていないセラミックヒータ10であっても、発熱抵抗体２における一端から他端までの経路の最短距離の部分である発熱抵抗体２の内側（平坦面側）を流れようとする電流の断面積当たりの密度（電流密度）を低減することができるとの効果を奏する点でなんら問題はないが、図２〜図４に示す例のように、対向部２ａ，２ｂにおける２本の断面形状が対称であると、図５に示す例の形状に比べて、図に示す左右の対向部２ａと対向部２ｂとで周方向の温度分布をより均一にすることができるとの効果を奏する。特に、対向部２ａ，２ｂの中間を通る横方向の軸（セラミック基体１の中心を通る横方向の軸）に対して対向部２ａ，２ｂの断面形状が線対称に形成されているのが好ましい。
【００３４】
また、本発明のセラミックヒータとして、図６（ａ）および図６（ｂ）に示す例のように、発熱抵抗体２は、折返し部２ｃにおける断面形状が対向部２ａ，２ｂにおける断面形状と同じである。なお、断面形状が同じであるとは、対向部２ａ，２ｂにおける断面形状に対して折返し部２ｃの断面形状が完全に一致していることに限定するものではなく、顕微鏡レベルで見てわずかな変形や傾き等があってもよい。このような形態によれば、折返し部２ｃと対向部２ａ，２ｂとの間に段差がないため、電圧印加により発熱抵抗体２が膨張したときに折返し部２ｃと対向部２ａ，２ｂとの間に応力が集中するのを防ぎ、折返し部２ｃと対向部２ａ，２ｂとの繋ぎ目にクラックが発生するのを抑制することができる。また、折返し部２ｃ側の周方向と対向部２ａ，２ｂ側の周方向の温度分布をより均一にすることができる。
【００３５】
なお、折返し部２ｃの断面形状と対向部２ａ，２ｂの断面形状とは、それぞれで異なっていて、これらの繋ぎ目から徐々に傾斜的に異なる形状になっていくようなものであってもよい。
【００３６】
以上述べたように、本発明のセラミックヒータによれば、発熱抵抗体２の対向部２ａ，２ｂは、互いに平坦面で対向しており、平坦面側で厚みが厚くなっていることで、急速に昇温させることができ、高温下での使用に耐え得る耐久性に優れたものとなる。
【００３７】
以下、本発明のセラミックヒータの製造方法の一例について説明する。
【００３８】
まず、発熱抵抗体２を構成する折返し部２ｃおよび対向部２ａ，２ｂの形成材料を用意する。折返し部２ｃおよび対向部２ａ，２ｂの形成材料としては、炭化タングステン（ＷＣ），二珪化モリブデン（ＭｏＳｉ２），二珪化タングステン（ＷＳｉ２）等の導電性セラミックスが挙げられる。ここで、折返し部２ｃおよび対向部２ａ，２ｂの形成材料として炭化タングステン（ＷＣ）を用いる場合は、セラミック基体１との熱膨張係数の差を減少させるために、ＷＣ粉末にセラミック基体１の主成分となる窒化珪素質セラミックス等の絶縁性セラミックスを配合することが好ましい。このとき、導電性セラミックスと絶縁性セラミックスとの含有比率を変化させる、具体的には、導電性セラミックスを５０〜８０質量％、絶縁性セラミックス５０〜２０質量％の含有比率内で含有比率を変化させことにより、折返し部２ｃおよび対向部２ａ，２ｂの電気抵抗を所望の値に調整することができる。
【００３９】
このように含有比率の調製された原料粉末を用い、図２〜図６に示すような形状になるように作製された製版、あるいは金型を用いて、スクリーン印刷法、プレス成形法または射出成形法等により、折返し部２ｃおよび対向部２ａ，２ｂの成形体を作製する。
【００４０】
一方、セラミック基体１の成形体を、例えばアルミナ粉末または窒化珪素粉末に、イッテルビウム（Ｙｂ），イットリウム（Ｙ），エルビウム（Ｅｒ）等の希土類元素の酸化物からなる焼結助剤を添加したセラミック原料粉末を用いて、周知のプレス成形法あるいは射出成形法等により成形する。
【００４１】
そして、形成された折返し部２ｃおよび対向部２ａ，２ｂの成形体に、別金型で成形したリード部３ａ，３ｂの成形体を組み合わせると共に、さらにそれらを埋設するように別金型で成形したセラミック基体１の成形体を組み合わせたものが、セラミックヒータ10の生成形体となる。
【００４２】
得られたセラミックヒータ10の生成形体を、所定の温度プロファイルに従って、折返し部２ｃ、対向部２ａ，２ｂおよびリード部３ａ，３ｂが内部に埋設されたセラミック基体１となるように焼成して、得られた焼結体を必要に応じて機械加工することで、図１に示したようなセラミックヒータ10が完成する。なお、焼成方法としては、セラミック基体１の形成材料として窒化珪素質セラミックスを用いる場合であれば、例えば、脱脂工程を経て、還元雰囲気下で1650〜1780℃程度の温度および30〜50ＭＰａ程度の圧力で焼成するホットプレスによる方法が挙げられる。
【００４３】
このような製造方法により得られたセラミックヒータ10によれば、発熱抵抗体２の対向部２ａ，２ｂは互いに内側の平坦面で対向しており、この平坦面側で厚みが厚くなっていることで、発熱抵抗体２における一端から他端までの経路の最短距離の部分である。発熱抵抗体２の内側（平坦面側）を流れようとする電流の断面積当たりの密度（電流密度）を低減することができる（発熱抵抗体２の断面全体にわたってほぼ均一となるような電流密度とすることができる）。したがって、発熱抵抗体２に無駄な負荷をかけずに、効率よく発熱抵抗体２を発熱させることができるため、発熱抵抗体２にかかる負荷を低減することができ、急速に昇温させることができ、高温下での使用に耐え得る耐久性に優れた発熱抵抗体を備えたセラミックヒータを実現することができる。
【００４４】
本実施の形態のセラミックヒータ１0は、上記の構成のいずれかに記載のセラミックヒータ10と、リード部３ｂの対向部２ｂに接続された側と反対側の端面（電極取り出し部４ｂ）に電気的に接続されるとともにヒータ１を保持する金属製保持部材（図示せず）とを備えたグロープラグとして使用することが好ましい。具体的には、セラミックヒータ10は、棒状のセラミック基体１の内部に、セラミック基体１の先端部に位置する折返し部２ｃおよび折返し部２ｃから２本が対向してセラミック基体１の軸方向に延びた対向部２ａ，２ｂを有する発熱抵抗体２が埋設されており、発熱抵抗体２の対向部２ａ，２ｂは、互いに内側の平坦面で対向し、この平坦面側で厚みが厚くなっているもので、対向部２ａ，２ｂのそれぞれの端部にはリード部３ａ，３ｂが接続されている。そして、リード部３ａの対向部２ａに接続された側と反対側の端面はセラミック基体１の後端にて電極取り出し部４ａを構成し、リード部３ｂの対向部２ｂに接続された側と反対側の端面はセラミック基体１の側面にて電極取り出し部４ｂを構成している。
【００４５】
グロープラグは、電極取り出し部４ｂに電気的に接続された金属製保持部材（シース金具）と、電極取り出し部４ａに電気的に接続されたワイヤとを備えるものとなる。
【００４６】
金属製保持部材は、セラミックヒータ10を保持する金属製の筒状体であり、セラミック基体１の側面に引き出されたリード部３ｂの端部（電極取り出し部４ｂ）にロウ材などで接合される。また、ワイヤは、セラミック基体１の後端に引き出されたリード部３ａの端部（電極取り出し部４ａ）にロウ材などで接合される。これにより、急速に昇温させることができ、高温のエンジン中でON/OFFが繰り返されながら長期使用しても耐えうるグロープラグを実現できる。
【実施例】
【００４７】
本発明のセラミックヒータを以下のようにして作製した。【００４８】
まず、炭化タングステン（ＷＣ）粉末を50質量％、窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）粉末を35質量％および樹脂バインダーを15質量％含む導電性ペーストを金型内に射出成形して、発熱抵抗体２となる成形体を成形した。【００４９】
次に、この発熱抵抗体２となる成形体を金型内に保持した状態で、リード部３ａ，３ｂとなる炭化タングステン（ＷＣ）粉末を55質量％、窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）粉末を30質量％および樹脂バインダーを15質量％含む導電性ペーストを金型内に充填することによって、リード部３ａ，３ｂとなる成形体を成形して発熱抵抗体２となる成形体と接続した。このとき、種々の形状を有する金型を用いて、表１の試料Ｎｏ．１〜12（図７〜図９）に示すように、12種の形状の発熱抵抗体２を形成した。【００５０】
次に、発熱抵抗体２となる成形体およびリード部３ａ，３ｂとなる成形体を金型内に保持した状態で、窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）粉末を85質量％、焼結助剤としてのイッテリビウム（Ｙｂ）の酸化物（Ｙｂ２Ｏ３）粉末を10質量％ならびに発熱抵抗体２およびリード部３ａ，３ｂに熱膨張率を近付けるための炭化タングステン（ＷＣ）粉末を５質量％含むセラミックペーストを、金型内に射出成形した。これにより、セラミック基体１となる成形体中に発熱抵抗体２となる成形体およびリード部３ａ，３ｂとなる成形体が埋設された構成の生成形体を作製した。【００５１】
次に、得られた生成形体を還元雰囲気中で40時間熱処理することによって、脱バインダーを行なった。その後、脱バインダーを行なった生成形体を円筒状の炭素製の型に入れた後、窒素ガスから成る非酸化性ガス雰囲気中で、1650〜1780℃の温度および30〜50ＭＰａの圧力でホットプレスを行なって焼結させた。得られた焼結体の外側に筒状金具を配置し、焼結体の表面に露出したリード部３ａ，３ｂの端部に当該筒状金具をロウ付けして、セラミックヒータを作製した。【００５２】
表１における試料Ｎｏ．１は、図７（ａ）に示すように、内側に平坦面がなく内側形状が曲面とされ、内側から外側に向かって次第に厚みが厚くなる形状（形状連続性あり）であり、角部は丸みを帯び、断面形状が左右対称な対向部２ａ，２ｂを有するものである。また、折返し部２ｃの断面形状は、対向部２ａ，２ｂの断面形状と同じである。なお、図７（ａ）における間隔Ｄａは0.5ｍｍ、距離Ｄｂは0.8ｍｍ、距離Ｄｃは1.1ｍｍであり、内側の曲面の曲率半径は0.15ｍｍである。【００５３】
また、表１における試料Ｎｏ．２は、図７（ｂ）に示すように、内側に平坦面がなく内側形状が曲面とされ、内側から外側に向かって次第に厚みが薄くなる形状（形状連続性あり）であり、角部は丸みを帯び、断面形状が左右対称な対向部２ａ，２ｂを有するものである。また、折返し部２ｃの断面形状は、対向部２ａ，２ｂの断面形状と同じである。なお、図７（ｂ）における間隔Ｄａは0.5ｍｍ、距離Ｄｂは0.8ｍｍ、距離Ｄｃは1.3ｍｍであり、内側の曲面の曲率半径は1.5ｍｍである。【００５４】
また、表１における試料Ｎｏ．３は、図７（ｃ）に示すように、内側に平坦面があり、内側から外側に向かって次第に厚みが厚くなる形状（形状連続性あり）であり、角部は丸みを帯び、断面形状が左右対称な対向部２ａ，２ｂを有するものである。また、折返し部２ｃの断面形状は、対向部２ａ，２ｂの断面形状と同じである。なお、図７（ｃ）における間隔Ｄａは0.5ｍｍ、距離Ｄｂは0.8ｍｍ、距離Ｄｃは0.4ｍｍ、距離Ｄｄは1.1ｍｍである。【００５５】
また、表１における試料Ｎｏ．４〜７は、図８（ａ）に示すように、内側に平坦面があり、内側から外側に向かって次第に厚みが薄くなる形状（形状連続性あり）であり、角部は丸みを帯び、断面形状が左右対称な対向部２ａ，２ｂを有するものである。また、折返し部２ｃの断面形状は、対向部２ａ，２ｂの断面形状と同じである。なお、試料Ｎｏ．４〜７のいずれも図８（ａ）における間隔Ｄａは0.5ｍｍ、距離Ｄｂは0.8ｍｍであり、距離Ｄｃについては、試料Ｎｏ．４が1.2ｍｍ、試料Ｎｏ．５が0.7ｍｍ、試料Ｎｏ．６が0.15ｍｍ、試料Ｎｏ．７が0.9ｍｍである。【００５６】
また、表１における試料Ｎｏ．８は、図８（ｂ）に示すように、内側に平坦面があり、内側から外側に向かって段階的に厚みが薄くなる形状（形状連続性なし）であり、角部は丸みが無く、断面形状が左右非対称な対向部２ａ，２ｂを有するものである。また、折返し部２ｃの断面形状は、対向部２ａ，２ｂの断面形状とは異なっている。なお、図８（ｂ）における間隔Ｄａおよび距離Ｄａは0.5ｍｍ、距離Ｄｂは0.6ｍｍ、距離Ｄｃは0.8ｍｍ、距離Ｄｄは0.3ｍｍ、距離Ｄｅは１ｍｍ、距離Ｄｆは1.2ｍｍである。【００５７】
また、表１における試料Ｎｏ．９は、図８（ｃ）に示すように、内側に平坦面があり、内側から外側に向かって段階的に厚みが薄くなる形状（形状連続性なし）であり、角部は丸みを帯び、断面形状が左右対称な対向部２ａ，２ｂを有するものである。また、折返し部２ｃの断面形状は、対向部２ａ，２ｂの断面形状と同じである。なお、図８（ｃ）における間隔Ｄａおよび距離Ｄａは0.5ｍｍ、距離Ｄｂは0.8ｍｍ、距離Ｄｃは0.3ｍｍ、距離Ｄｄは1.2ｍｍである。【００５８】
また、表１における試料Ｎｏ．10は、図９（ａ）に示すように、内側に平坦面があり、内側から外側に向かって次第に厚みが薄くなる形状（形状連続性あり）であり、角部は丸みが無く、断面形状が左右対称な対向部２ａ，２ｂを有するものである。また、折返し部２ｃの断面形状は、対向部２ａ，２ｂの断面形状と同じである。なお、図９（ａ）における間隔Ｄａは0.5ｍｍ、距離Ｄｂは0.8ｍｍ、距離Ｄｃは1.2ｍｍである。【００５９】
また、表１における試料Ｎｏ．11は、図９（ｂ）に示すように、内側に平坦面があり、内側から外側に向かって次第に厚みが薄くなる形状（形状連続性あり）であり、角部は丸みを帯び、断面形状が左右非対称な対向部２ａ，２ｂを有するものである。また、折返し部２ｃの断面形状は、対向部２ａ，２ｂの断面形状と同じである。なお、図９（ｂ）における間隔Ｄａは0.5ｍｍ、距離Ｄｂは0.8ｍｍ、距離Ｄｃは1.2ｍｍである。【００６０】
また、表１における試料Ｎｏ．12は、図９（ｃ）に示すように、内側に平坦面があり、内側から外側に向かって次第に厚みが薄くなる形状（形状連続性あり）であり、角部は丸みを帯び、断面形状が左右非対称な対向部２ａ，２ｂを有するものである。また、折返し部２ｃの断面形状は、対向部２ａ，２ｂの断面形状と異なっている。なお、図９（ｃ）における間隔Ｄａは0.5ｍｍ、距離Ｄｂは0.8ｍｍ、距離Ｄｃは1.2ｍｍである。【００６１】
これらのセラミックヒータを用いて冷熱サイクル試験を行なった。冷熱サイクル試験の条件は、まずセラミックヒータに通電して発熱抵抗体２の温度が1400℃になるように印加電圧を設定し、１）５分間通電、２）２分間非通電の１）および２）を１サイクルとして、１万サイクル繰り返した。この冷熱サイクル試験前後のセラミックヒータの抵抗値の変化をミリオームメータ（ＨＩＯＫＩ社製）で測定し、抵抗値の変化が10％未満である場合を耐久性に問題なし（表１で「○」で表示）、抵抗値の変化が10％以上である場合を耐久性に問題あり（表１で「×」で表示）と判定した。結果を表１に示す。【００６２】
なお、耐久性に問題ありと判定した試料には、発熱抵抗体２にマイクロクラックが発生していることをマイクロフォーカスＸ線装置（島津製作所社製）で確認した。【００６３】
【表１】
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【００６４】
表１に示す結果より、本発明の実施例の試料であるＮｏ．４〜７は、抵抗値の変化が２％以下と、本発明の実施例のセラミックヒータの中では小さかった。【００６５】
また、本発明の実施例の試料であるＮｏ．８，９は、抵抗値の変化が８％，７％と、本発明の実施例のセラミックヒータの中では大きい方であった。【００６６】
また、本発明の実施例の試料であるＮｏ．１０は、抵抗値の変化が５％であり、本発明の実施例の試料であるＮｏ．１１は、抵抗値の変化が３％であり、本発明の実施例の試料であるＮｏ．１２は、抵抗値の変化が４％であった。【００６７】
これに対して、本発明の範囲外の比較例の試料であるＮｏ．１〜３は、抵抗値の変化が50％，25％，40％といずれも非常に大きくなった。
【符号の説明】
【００６８】
10・・・セラミックヒータ
１・・・セラミック基体
２・・・発熱抵抗体
２ａ，２ｂ・・・対向部
２ｃ・・・折返し部
３ａ，３ｂ・・・リード部
４ａ，４ｂ・・・電極取り出し部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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